본 논문에서는 간단한 형태의 적분기와 1-비트 ADC (Analog-to-Digital Converter)로 구성된 AFE (Analog Front End)를 사용하는 Noncoherent IR-UWB (Impulse Radio-Ultra Wide Band) 레인징 (Ranging) 시스템을 제시하고, 레인징 성능에 영향을 주는 AFE 특성에 대해 정의한다. 이 레인징 시스템에서 적분기는 단순히 수신된 신호의 에너지만을 축적하며, 다중 비트 ADC를 필요로 하는 Coherent IR-UWB 시스템과는 달리 1-비트 ADC를 사용하게 되므로, 시스템 구현 측면에서 현실적이고 매우 용이하다고 할 수 있다. 반면, Noncoherent 방식의 특성상 수신 신호를 단순히 제곱하여 적분하게 되므로, 잡음과 다중경로 페이딩 등의 채널 특성에 따라 레인징 정밀도는 큰 영향을 받게 된다. 그러나 이러한 현실적인 중요성에도 불구하고, 현재까지의 IR-UWB 레인징 시스템 연구에서는 AFE 특성 변화에 따른 성능 분석에 관한 결과는 거의 제시되지 않고 있다. 이에, 본 논문에서는 Noncoherent IR-UWB 레인징 시스템을 사용하는 경우 다양한 무선 채널 환경에서 AFE 특성 변화에 따른 레인징 성능을 분석한다. 또한 이를 통해 실제 UWB 하드웨어를 설계할 경우 규격 설정에 고려해야 할 파라미터들을 제시한다.
In this paper, we present a noncoherent IR-UWB (Impulse Radio-Ultra Wide Band) ranging system with an AFE (Analog Front End) composed of a simple integrator and an 1-bit ADC (Analog-to-Digital Converter), and define AFE characteristics affecting the ranging performance. This system is realistic and easy to implement, since the integrator simply accumulates signal energies and the simple 1-bit ADC is applied instead of the multi-bit ADCs for coherent IR-UWB systems. On the other hand, its ranging accuracy is largely affected channel environments such as noise, multipath fading and so on, since the noncoherent receiver simply squares and integrates the received signals. However, despite these practical importances, there are few conventional researches on the performance analysis according to AFE characteristics in IR-UWB ranging systems. To this end, we analyze in this paper ranging performance according to AFE characteristics for the noncoherent IR-UWB ranging system in various wireless channel environments, and through these results we also present system parameters to be considered in UWB hardware designs.
